蘇里格氣井井筒積液量計算方法及應用

陳增輝，金大權，趙永剛，韓兆鵬，劉森

（1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安　710065；2.中國石油長慶油田分公司第四采氣廠，陜西西安　710021）

蘇里格氣井井筒積液量計算方法及應用

陳增輝1，2，金大權2，趙永剛1，韓兆鵬2，劉森1

（1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安710065；2.中國石油長慶油田分公司第四采氣廠，陜西西安710021）

蘇里格氣田低產積液井數量已超過氣田總井數的60％，目前積液井主要采用“井筒測試液面法”計算的井筒積液量均存在較大偏差。針對上述問題，結合氣田氣井生產管柱特點和積液井井筒壓力測試數據，利用氣井油套連通原理、氣田地層壓力折算方法與實測井底流壓三者之間的關系，推導出計算氣井油管、油套環空積液量的計算公式，從而準確計算出氣井的井筒積液量。應用表明新推導公式和原方法相比具有計算方法更加科學合理、計算結果準確性高等特點，適用于蘇里格氣田油套連通的直井、定向井的井筒積液量計算。

蘇里格氣田；井筒積液量；直井定向井；計算方法；應用

蘇里格氣田屬于典型的致密砂巖氣藏，氣井具有產量低、遞減快、穩產期短等特征。目前氣田超過60％氣井無連續攜液能力、井筒易積液，靠排水采氣、間歇開關等助排措施生產。氣井積液后導致產量迅速下降、生產時間縮短甚至水淹停產等，因此準確掌握井筒積液量對優化氣井排水采氣和相關管理措施有著重要的意義。

為評價井筒積液狀況，近年來針對積液井進行了大量生產油管壓力測試（探測井筒液面）。應用上述資料計算井筒積液量時，目前計算方法是利用測試解釋油管液柱高度（解釋液面至氣層中部深度之間距離為積液液柱高度）乘以油管內橫截面積得到氣井的積液量。由于氣井積液液柱一般以氣液兩相共存，液柱密度小于水密度，其計算積液量值偏大，此外該計算方法未考慮油套環空積液量，也造成計算液量存在偏差。因此結合蘇里格氣田目前開發特點，有必要探索一種較為準確的井筒積液量計算方法，滿足氣田低產積液井積液量準確計算要求，為氣井排水采氣及生產管理措施優化等提供數據支撐，指導氣井精細管理。

1　氣田開發概況

1.1氣田生產概況

蘇里格氣田主力氣層二疊系盒8、山1段為“低孔、低滲、低豐度”致密砂巖巖性氣藏［1］，氣藏無明顯氣水界面［2］，生產水氣比約為0.53 m3/104m3，水型為氯化鈣型。氣藏生產天然氣氣質組分穩定，甲烷含量大于91.2％，相對密度為0.595 2～0.614 7。

氣田累計投產直井、定向井6 460余口，其中產量低于臨界攜液產量的井3 977口，占總井數的61.6％。針對低產積液2015年開展井筒壓力測試（探液面）約500井次、排水采氣78 890井次，年增產氣量10.8×108m3。

1.2氣井生產管柱特點

氣田直井、定向井一般采用雙層套管完井（表層套管、氣層套管），壓裂試氣時在氣層套管中下入油管及配套壓裂工具［3］，壓裂后封隔器自動解封，油管與油套環空通過壓裂滑套或油管引鞋處連通，試氣完成后使用壓裂管柱生產。

氣井生產初期采用油管內下入節流器［4］節流生產，節流器座封深度一般在距井口1 900 m處。氣井進入無連續攜液能力階段后撈出井下節流器，采用定井口壓力方式生產，此階段通過下入壓力計測試生產油管內壓力變化，可掌握氣井井筒積液狀況。

2　氣井積液量計算依據與公式推導

蘇里格氣田氣井采用油管生產，氣井積液后，井筒積液量主要分布在井筒下部的生產油管、油套環空內（見圖1），下面分別對油管、油套環空的積液量計算方法進行推導。

圖1　氣井井筒結構示意圖

2.1油套環空積液量計算公式推導

氣井生產期間油套環空內氣體始終處于靜止狀態，應用蘇里格氣田井底壓力簡易計算方法［5］（公式（1））和氣井套壓、實測井底流壓等參數，利用氣井油套連通關系（見公式（2）（3）），推導出油套環空積液液柱高度，再由公式（4）即可算出油套環空積液量。

通過對公式（2）、（3）、（4）進行整合簡化，得到環空積液量計算公式（5）：

式中：H、Hg、Hw-氣層中部垂深、靜氣柱高度、液柱高度，m；Pc、Pws、Pwf-套壓、油套環空井底壓力、實測井底流壓，MPa；Qc、Dn、dw-油套環空積液量，m3、套管內通徑、油管外通徑，m。

2.2油管積液量計算公式推導

氣井出現積液后，油管內流體呈氣液兩相混合流動，由于氣井產量低（小于臨界攜液產量），忽略氣體流動時的摩擦阻力。因此氣田井底壓力簡易計算方法，將氣井油壓、井深代入公式（1）算出不積液情況下的井底流壓。應用實測井底流壓與公式（1）計算流壓相減得到因油管積液導致的井底流壓增加值（見圖2），然后通過壓力增加值即可算出油管積液量，即公式（6）。

式中：Qt、H-油管積液量，m3、氣層中深，m；Pt、Pwf-油壓、實測中深壓力，MPa；dn-油管內通徑，m；π-常數，取3.142。

圖2　S35-15井井筒測試壓力-深度曲線

3　應用效果分析

表1　簡易法計算井筒積液量結果對比統計表

以51/2″套管、27/8″生產油管井為例，隨機抽取14口壓力測試井（油套連通），將套管內徑（Dn=0.121 36 m）、氣層垂深H、油壓Pt、套壓Pc、實測壓力Pwf、油管外徑（dw=0.073 02 m）、油管內徑（dn=0.062 m）七個已知參數帶入公式（5）、公式（6）中，算出油管積液量Qt及環空積液量Qc，兩者相加即得到氣井井筒積液量，計算結果（見表1）。

應用表明，帶入公式計算的七個參數中，H、Dn、dw、dn參數根據氣井管柱結構查得，只要測試Pt、Pc、Pwf參數的儀器精度高、錄取數據準確，就可準確計算出氣井生產期間的油管、油套環空積液量。

以公式（5）、公式（6）計算出氣井井筒積液量為標準，對原方法計算結果進行分析評價。原方法計算井筒積液量平均誤差為51.65％，表明新推導計算方法科學合理、計算結果準確，可為氣井排水采氣等增產措施的調整優化提供數據支撐。

4　結論

根據蘇里格氣田氣井井筒管柱特點，結合氣井井筒壓力測試（探液面）數據，推導出適用于氣田直井、定向井的井筒積液量計算公式。該方法與原方法相比，具有計算方法科學、計算結果準確性高等特點。但在應用過程中，還需注意以下三點事項：（1）在計算環空積液量時，要求氣井油套連通；（2）壓力測試時壓力計要盡可能下入氣層中部深度，準確測取井底流壓；（3）生產油管不存在絲扣密封不嚴或腐蝕穿孔問題。

［1］張明祿，李進步，安文宏，等.蘇里格氣田盒8段氣藏有效砂體成因模式［J］.天然氣工業，2008，28（增刊2）：14-17.

［2］竇偉坦，劉新社，王濤，等.鄂爾多斯盆地蘇里格氣田地層水成因及氣水分布規律［J］.石油學報，2010，31（5）：767-768.

［3］楊健，陶建林，陳鄲，等.蘇里格氣田儲層改造工藝分析［J］.天然氣工業，2007，27（12）：97-98.

［4］韓丹岫，李相方，侯光東，等.蘇里格氣田井下節流技術［J］.天然氣工業，2007，27（12）：116-118.

［5］金大權，張春，王晉，等.蘇里格氣田井底流壓簡易計算方法及應用［J］.天然氣技術與經濟，2014，8（2）：41-44.

Calculation method of the volume of wellbore effusion liquid
in gas well of Sulige gasfield and its application

CHEN Zenghui1，2，JIN Daquan2，ZHAO Yonggang1，HAN Zhaopeng2，LIU Sen1
（1.School of Earth Sciences and Engineering，Xi'an Petroleum University，Xi'an Shanxi 710065，China；2.Gas Production Plant 4 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710021，China）

The number of effusion well in Sulige gasfield has been increased to more than 60％.The currently wide-applied"wellbore liquid level testing method"to calculate the volume of wellbore effusion liquid is proved to be erroneous commonly.For the above problem，combining with the characteristics of gas well production tubing and the testing data of wellbore pressure，by using the relationship of connection of oil pipe and casing，the theory of formation pressure conversion and the flowing pressure at the bottom of the well that be measured，we can deduce the formula of calculating the volume of wellbore effusion liquid in the annulus of the oil pipe and casing，then calculate it precisely.Application shows that the new deduced formula is of scientific，reasonable and high calculation accuracy.Compared with the old method，it is more suitable for calculating the volume of wellbore effusion liquidin vertical and the direction wells that has connected pipe and casing in Sulige gasfield.

Sulige gasfield；the volume of wellbore effusion liquid；vertical and the direction wells；calculation method；application

TE373

A

1673-5285（2016）08-0025-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.08.006

2016-06-01

國家自然科學基金項目，項目編號：41372118；陜西省教育廳專項科研計劃項目，項目編號：14JK1576；中國石油科技創新基金項目，項目編號：2011D-5006-0103。

陳增輝，男（1986-），漢族，陜西人，中國石油長慶油田分公司第四采氣廠工程師，西安石油大學地球科學與工程學院在讀工程碩士，主要從事氣田開發管理工作，郵箱：czh1_cq@petrochina.com.cn。